7.4.2卫星变轨 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.4 宇宙航行 人教版（2019）物理（必修第二册） 第七章 万有引力与宇宙航行 老师： 授课时间： 1 v3 v4 1 v1 v2 减速，v3>v2 2 3 θ＞900 v F引 加速v2>v1 加速v4>v3 切点P 切点Q 低轨到高轨 高轨到低轨 卫星的回收演示 四、变轨过程的加速度 设卫星在轨道Ⅰ通过P的加速度是a1，Ⅱ轨道通过P的加速度是a2,Ⅱ轨道通过Q的加速度为a3，Ⅲ轨道通过Q的速度为a4 · v2 v3 v4 v1 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 变轨实质 离心运动 近心运动 变轨原因 卫星速度增大 卫星速度减小 万有引力与 向心力的关系 变轨结果 新圆轨道上运动的 线速度、角速度都减小， 周期变大，总能量增加 新圆轨道上运动的 线速度、角速度都增大， 周期变小，总能量减少 问题2、卫星从2轨道上的近地点P点向远地点Q点运动的过程中，卫星的速度（ ），经过P点的速度Vp2和经过 Q点的速度VQ2的大小关系是（ ）。 问题3、欲使卫星从轨道2上的Q点转移到轨道3，卫星需要（ ）所以VQ2与VQ3速度的大小关系是（ ） 问题5、综合以上分析得出卫星在轨道上各点速度的大小关系（ ） 问题1、卫星从轨道1上的P点转移到轨道2上做的是（ ）运动，需要改变卫星的（ ），所以经过P点的速度Vp1、速度Vp2的大小关系是（ ）。 问题4、卫星在1轨道和3轨道做的都是圆周运动，所以根据“高轨低速 周期长”，得Vp1与VQ3的速度大小关系是（ ） 试一试 P Q 3 1 2 五、实例探究1——发射变轨 【典例1】2022年11月，“天舟五号”货运飞船仅用2小时就与“天宫”空间站快速交会对接，创造了世界纪录。飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与空间站实现对接，假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，则飞船（　　） A．在轨道Ⅰ的线速度大于第一宇宙速度 B．在轨道Ⅰ上的运行周期小于空间站的运行周期 C．第一次变轨需瞬间加速，第二次变轨需瞬间减速 D．从椭圆轨道Ⅱ的A点运动到B点，动能增加 【参考答案】B 五、实例探究2——着陆变轨 【典例2】（多选）2021年5月15日7时18分，“天问一号”探测器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。“天问一号”发射后经过地火转移轨道被火星捕获，进入环火星圆轨道，经变轨调整后，进入着陆准备轨道，如图所示。已知“天问一号”火星探测器的火星着陆准备轨道是半长轴为a1．周期为T1的椭圆轨道，我国北斗卫星导航 系统的中圆地球轨道卫星的轨道半径为r2，周期为T2，引力常量为G。 则下列说法正确的是（   ） A． B．“天问一号”在A点从环火星圆轨道进入着陆准备轨道时需要开启发动机向前喷气 C．“天问一号”在环火星圆轨道上A点的加速度大于在着陆准备轨道上A点的加速度 D．由题目已知数据可以估算出火星的质量 【参考答案】BD 五、实例探究3——修正变轨 【典例3】（多选）2021年7月和10月，SpaceX公司星链卫星两次侵入中国天宫空间站轨道，为保证空间站内工作的三名航天员生命安全，中方不得不调整轨道高度，紧急避碰。2021年10月19日至23日，美国星链2305持续轨道变化，中国空间站于10月21日3点16分进行变轨规避风险。图示为10月20日至23日期间星链2305和中国空间站的轨道距离地面高度数据图。假设除开变轨过程，中国空间站在不同高度轨道上都是绕地球进行匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．10月21日3点16分，发动机向前喷气使得中国空间站速度减小 B．中国空间站在10月22日运行的向心加速度小于其在10月20日运行的向心加速度 C．中国空间站在10月22日运行轨道的周期大于其在10月20日运行轨道的周期 D．中国空间站与地球的连线和星链2305与地球的连线在相同时间内扫过相同的面积 【参考答案】BC 五、实例探究4——空间对接 【典例4】2022年11月3日，长征五号B运载火箭将梦天实验舱送入预定轨道。之后，梦天实验舱成功与天和核心舱对接，标志着我国空间站“T”字基本构型在轨组装完成。天和核心舱绕地球稳定运行时距离地球表面约400km，已知地球半径约为6400km，且地球表面的重力加速度 ，由以上信息可知，下列说法不正确的是（　　） A．长征系列火箭发射时，是靠喷出气流的反冲作用获得巨大速度，则同一火箭喷出相同质量气体时，喷出气流的速度越大，火箭获得的速度就越大 B．天和核心舱在轨稳定运行时，其速度可能等于11.2km/s C．天和核心